2 Расчёт теплообменных аппаратов

2.1Расчёт конденсатора

Произведём проверочный расчёт пластинчатого конденсатора марки ТПА59-180-1-3-2,1. [3, с. 36].

2.1.1Исходные данные к расчёту:

• поверхность теплообмена одной пластины ;

• толщина пластины ;

• эквивалентный диаметр канала со стороны теплоносителя ,

где - площадь поперечного сечения потока в одном канале, [3, с. 48]:

- площадь поперечного сечения одной ромбовидной ячейки,

и - размеры по оси сечения канала в форме нескольких ячеек ромбовидной формы,

- число ромбовидных ячеек в сечении при ширине межпластинного канала между внутренними кромками резиновых прокладок при данной пластине ,

- смоченный периметр сечения межпластинного канала,

- смоченный периметр ромбовидной ячейки;

• приведённая высота пластины ;

• ширина зазора канала со стороны конденсирующегося хладагента ;

• площадь поперечного сечения одного канала со стороны теплоносителя и со стороны хладагента ;

• тепловой поток в конденсаторе ;

• температура перегрева поступающего в конденсатор пара ;

• температура насыщения ;

• средняя по поверхности температура теплоносителя ;

• максимально допустимая величина полного гидравлического сопротивления на стороне теплоносителя .

2.1.2Порядок расчёта.

Площадь теплопередающей поверхности аппарата находится из условия равенства удельных тепловых потоков, передаваемых холодильным агентом воде и водой воздуху при определённой температуре воды и стационарном режиме работы аппарата [1, с. 138].

1. Определяем ориентировочное значение средней температуры стенки:

.

2. Для условия из теплового баланса рассчитывается рациональная средняя скорость теплоносителя в каналах конденсатора:

.

3. Вычисляем критерий Рейнольдса потока теплоносителя:

.

4. Рассчитываем величину коэффициента гидравлического сопротивления:

.

5. Определим коэффициент теплоотдачи со стороны теплоносителя:

,

где - критерий Нуссельта,

и коэффициент теплоотдачи с учётом термического сопротивления стенки и загрязнений:

.

6. Рассчитываем коэффициент теплоотдачи со стороны конденсирующего хладагента:

7. Находим среднюю плотность теплового потока в аппарате:

,

и рассчитываем поверхность теплообмена:

.

8. Определяем количество пластин в аппарате (целое число)

,

число каналов по хладагенту и теплоносителю (целые числа)

и площади поперечного сечения каналов по хладагенту и теплоносителю

.

9. Из уравнения теплового баланса рассчитываем действительную величину подогрева теплоносителя в аппарате:

.

10. Определяем скорость конденсирующего пара на входе в каналы конденсатора:

.

11. Находим критерий Рейнольдса по пару, где в качестве определяющего размера принята приведённая высота канала , а скорости – скорость пара на входе в каналы конденсатора :

.

В зависимости от величины критерия Рейнольдса определяется поправка П на увеличение теплоотдачи за счёт скорости парового потока: [1, с. 152]:

12. Рассчитываем коэффициент теплоотдачи при конденсации движущегося пара при температурном напоре в 1°С:

,

где - коэффициент теплоотдачи, рассчитанный при .

13. Используя уравнение теплового баланса , методом Ньютона определяем действительную среднюю температуру стенки со стороны конденсирующегося хладагента.

Окончательное выражение имеет следующий вид:

Полученная величина , следовательно, расчёт верен.

14. Рассчитываем действительную величину коэффициента теплоотдачи со стороны конденсирующегося хладагента (с учётом фактической температуры стенки)

15. Определяем коэффициент теплопередачи:

,

плотность теплового потока:

,

при этом уточняется величина поверхности аппарата

и рассчитывается массовый расход теплоносителя

16. Рассчитываем действительный перепад давлений на стороне теплоносителя:

т.е. условие .

Поверочный расчёт показал правильность подбора конденсатора.